基于π相移光纤布拉格光栅的超灵敏超声传感器研究

• 作者: 郭古青 尹梦科 于隽雅 邱选兵 李传亮
• 来源期刊: 河南师范大学学报（自然科学版）
• 学科: 物理学
• 关键词: 超声传感器 πPS-FBG 传感器特性 激光解调法
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 专栏:光学传感器
• 页码范围: 29-35
• 页数: 7页
• 分类号: O439
• 语种: 中文
• DOI: 10.16366/j.cnki.1000-2367.2022.02.004

摘要

针对高温、高压和核辐射等极端环境下金属构件的在线服役状态检测难题,提出了一种基于π相移光纤布拉格光栅(πPS-FBG)的超灵敏超声传感器.该传感器使用处于低成本通信波段(1 550 nm)的单模分布式反馈(DFB)激光器为光源,以πPS-FBG为超声应变敏感器件,采用平衡差分探测方法显著抑制了激光光源噪声、探测器噪声和电子噪声等,提高了探测的信噪比.以线性压电陶瓷管为激励源,采用传统应变片为参考,对比测量了传统FBG和πPS-FBG的中心波长与应变的关系.通过静态实验得到πPS-FBG的电压响应灵敏度为190.907×109 V/m,为传统FBG的5倍.动态响应特性实验表明,传感器在1～5 MHz范围内的频率响应灵敏度变化小于19 dB,灵敏度为79.583×10-12e.这为基于πPS-FBG传感器的金属构件服役状态检测提供了实验依据,有助于极端环境下激光超声无损检测技术的进一步发展和应用.